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LED-Leuchte mit einem Temperatursensor, wobei die LED-Leuchte
- • eine LED oder eine erste Reihenschaltung von LEDs als Leuchtmittel,
- • einen Eingang mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss und
- • den Temperatursensor aufweist,
- • wobei die LED oder die LEDs der ersten Reihenschaltung eine erste Flussrichtung haben,
- • wobei die LED oder die erste Reihenschaltung an die beiden Anschlüsse des Eingangs angeschlossen ist, und zwar derart, dass die erste Flussrichtung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss weist.
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Eine solche LED-Leuchte ist aus dem Dokument
JP 2018-133252 A , siehe dort
1,
3 und
4, bekannt. Die dort gezeigten LED-Leuchten weisen den vorstehend erwähnten Eingang auf, an den die LED in der Flussrichtung angeschlossen ist. Die LED kann über den Eingang mit einem pulsbreitenmodulierten Strom versorgt werden. Der Tastgrad der Pulsbreitenmodulation kann verändert werden, um die mittlere Helligkeit der LED und damit der LED-Leuchte einzustellen. Der Eingang der LED-Leuchte ist an ein Steuergerät angeschlossen, welches an einem Ausgang, der mit dem Eingang verbunden ist, einen pulsbreitenmodulierten Strom bereitstellt.
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Mit dem Temperatursensor kann die Temperatur der LED oder eines anderen Elements der LED-Leuchte überwacht werden. Das kann zum Beispiel dazu genutzt werden, den Tastgrad zu verringern, falls die LED so warm ist, dass man eine Beschädigung der LED nicht ausschließen kann.
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Der Temperatursensor, es handelt sich um einen Thermistor, insbesondere um ein NTC-Widerstandsbauelement, ist über einen zweiten Eingang der LED-Leuchte mit einer Messschaltung in dem Steuergerät verbunden. Das Steuergerät weist dazu einen zweiten Ausgang auf, mit dem der zweite Eingang verbunden ist. Von dem Steuergerät wird ein Strom erzeugt, der durch das NTC-Widerstandsbauelement fließt. Je nachdem, ob der Strom konstant ist oder die Spannung konstant ist, die den Strom treibt, stellt sich in Abhängigkeit von dem Widerstand des NTC-Widerstandsbauelementes eine Spannung am zweiten Ausgang oder ein Strom über den zweiten Ausgang ein. Diese Spannung bzw. dieser Strom kann von der Messschaltung erfasst werden. Da der Widerstand des NTC-Widerstandsbauelementes von der Temperatur des NTC-Widerstandsbauelementes abhängt, ist diese erfasste Spannung bzw. dieser erfasste Strom abhängig von der Temperatur des NTC-Widerstandsbauelementes und damit abhängig von der Temperatur an der LED oder in der LED-Leuchte.
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Diese Art der Erfassung der Temperatur der LED oder der LED-Leuchte hat sich in der Vergangenheit bewährt.
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Obwohl sich diese Art der Erfassung der Temperatur der LED oder der LED-Leuchte bewährt hat, hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, eine LED-Leuchte und eine Anordnung aus einer LED-Leuchte und einem Steuergerät weiter zu verbessern und insbesondere kostengünstiger zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße dadurch gelöst, dass
- • der Temperatursensor eine zweite Flussrichtung hat oder mit einer Diode mit einer zweiten Flussrichtung in einer der Reihenschaltungen angeordnet ist und
- • der Temperatursensor oder die zweite Reihenschaltung derart parallel zur LED oder der ersten Reihenschaltung angeordnet ist, dass die zweite Flussrichtung vom zweiten Anschluss zum ersten Anschluss weist.
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Bei der erfindungsgemäßen LED-Leuchte sind die LED oder die erste Reihenschaltung einerseits und der Temperatursensor oder die zweite Reihenschaltung andererseits an einen Eingang der LED-Leuchte angeschlossen. Das macht es möglich, auch auf der Seite des Steuergerätes einen Ausgang sowohl für die Versorgung der LED-Leuchte mit elektrischer Energie zur Lichterzeugung als auch zur Messung der Temperatur der LED oder eines anderen Elements oder Teils der LED-Leuchte zu verwenden. Zwischen dem Ausgang des Steuergerätes und dem Eingang der LED-Leuchte reicht dann eine Leitung mit zwei Adern für die Versorgung und die Temperaturüberwachung aus. Der Aufwand für die Verkabelung zwischen dem Steuergerät und der LED-Leuchte lässt sich dadurch reduzieren.
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Die erfindungsgemäße LED-Leuchte lässt sich ohne relevante Einbußen hinsichtlich der Funktion betreiben, wie eine bekannte LED-Leuchte. Die Erfindung macht es möglich, dass ein Strom zur Versorgung der LED oder der ersten Reihenschaltung mit elektrischer Energie nur in der ersten Flussrichtung durch die LED-Leuchte fließen kann und ein Strom zur Messung der Temperatur nur in der zweiten Flussrichtung durch die LED-Leuchte fließen kann. Da beide Ströme allerdings nicht gleichzeitig durch die LED-Leuchte fließen können, wird beim Betreiben der LED-Leuchte dafür Sorge getragen, dass nur der eine Strom oder nur der andere Strom fließt oder keiner der beiden Ströme fließt.
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Für eine Beleuchtung mit Hilfe der LED-Leuchte ist es nicht notwendig, die LED oder die LEDs der ersten Reihenschaltung ununterbrochen mit Strom zu versorgen. Die LED oder die LEDs müssen für den Zweck der Beleuchtung nicht ununterbrochen leuchten. Aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges werden kleine Unterbrechungen der Lichterzeugung als verminderte Helligkeit des von der LED oder den LEDs erzeugten Lichts wahrgenommen. Diese Eigenschaft macht man sich bei der Dimmung von Leuchten zu nutze. Bei LED-Leuchtmitteln kann die Helligkeit dadurch geändert werden, dass zur Versorgung der LED ein pulsbreitenmodulierter Strom genutzt wird. Durch eine Änderung des Tastgrades des pulsbreitenmodulierten Stroms kann die Helligkeit der LED-Leuchte geändert werden. Ein pulsbreitenmodulierter Strom ist ein getakteter Strom mit einem Wechsel zwischen Stromimpulsen und Pausen zwischen den Impulsen. Wird also eine LED-Leuchte mit einem pulsbreitenmodulierten Strom versorgt, fließt nur während der Impulse ein Strom mit der ersten Flussrichtung durch die LED-Leuchte.
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Bei einer erfindungsgemäßen Leuchte wird die Pause zwischen den Impulsen des Versorgungsstroms dazu genutzt, einen Strom mit der zweiten Flussrichtung durch die LED-Leuchte fließen zu lassen. Dieser fließt nur durch den Temperatursensor oder die zweite Reihenschaltung mit dem Temperatursensor. Aufgrund der Sperrwirkung der LED oder der LEDs in der ersten Reihenschaltung fließt kein Strom durch die LED oder die erste Reihenschaltung. Es wird damit nur zu bestimmten Zeitpunkten die Temperatur der LED-Leuchte erfasst. Eine kontinuierliche Temperaturerfassung ist mit einer erfindungsgemäßen LED-Leuchte nicht möglich. Ebenso wenig ist es möglich, bei einem Tastgrad von 100%, also einer kontinuierlichen Stromversorgung der LED oder der LEDs mit Strom bei maximaler Helligkeit der LED-Leuchte eine Temperatur zu messen, da es dann keine Pausen zwischen den Impulsen gibt und die Impulse sich über die gesamte Länge eines Taktes erstrecken.
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Wird eine erfindungsgemäße LED-Leuchte mit einem getakteten Strom versorgt, ergibt es sich, dass der durch die LED-Leuchte fließende Strom in einem ersten Zeitabschnitt innerhalb eines Taktes eine Stromrichtung hat, die der ersten Flussrichtung entspricht und in einem zweiten Abschnitt innerhalb eines Taktes eine Stromrichtung hat, die der zweiten Flussrichtung entspricht, wobei der erste Zeitabschnitt verändert werden kann, um die zeitlich gemittelte Helligkeit der LED einzustellen.
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Der Temperatursensor einer erfindungsgemäßen LED-Leuchte kann ein Widerstandsbauelement mit einem positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten sein.
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Eine erfindungsgemäße LED-Leuchte kann an ein Steuergerät angeschlossen werden und mit ihm zusammen eine erfindungsgemäße Anordnung bilden. Dabei kann das Steuergerät einen Ausgang mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss aufweisen, über den eine LED-Leuchte mit elektrischem Strom versorgt werden kann, und die LED-Leuchte kann mit ihrem Eingang mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss an dem Ausgang des Steuergerätes anschlossen sein.
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Das Steuergerät einer erfindungsgemäßen Anordnung kann eine Stromquelle zum Versorgen der LED oder der ersten Reihenschaltung aus den LEDs, eine Messschaltung zur Messung einer Temperatur der LED-Leuchte oder in der LED-Leuchte und ein Steuer- oder Regelungsmittel aufweisen. Dabei kann die Anordnung geeignet und eingerichtet sein, mit Hilfe der Stromquelle einen getakteten, pulsbreitenmodulierten Strom zum Versorgen der LED oder der ersten Reihenschaltung aus den LEDs in der ersten Flussrichtung durch die LED oder die erste Reihenschaltung zu erzeugen, bei dem sich Impulse und Pausen abwechseln. Die Anordnung kann ferner geeignet und eingerichtet sein, mit Hilfe der Messschaltung einen Strom zur Messung einer Temperatur der LED-Leuchte oder in der LED-Leuchte in der zweiten Flussrichtung durch den Temperatursensor oder die zweite Reihenschaltung zu erzeugen, bei dem sich Impulse und Pausen abwechseln,
- • wobei die Anordnung geeignet und eingerichtet ist, mittels des Steuer- oder Regelungsmittels den Strom zum Versorgen der LED oder der ersten Reihenschaltung und den Strom zur Messung der Temperatur derart zu überlagern,
- • dass die Impulse des Stroms zur Messung der Temperatur in Pausen des Stroms zum Versorgen der LED oder der ersten Reihenschaltung fallen, so dass sich am Ausgang des Steuergerätes ein Strom ergibt, der in einem ersten Zeitabschnitt innerhalb eines Taktes eine Stromrichtung hat, die der ersten Flussrichtung entspricht und in einem zweiten Abschnitt innerhalb eines Taktes eine Stromrichtung hat, die der zweiten Flussrichtung entspricht, wobei der erste Zeitabschnitt verändert werden kann, um die zeitlich gemittelte Helligkeit der LED einzustellen.
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Erfindungsgemäß kann der getaktete, pulsbreitenmodulierte Strom zum Versorgen der LED oder der ersten Reihenschaltung aus den LEDs durch die Stromquelle erzeugbar sein, die eine steuerbare Stromquelle ist. Der Strom zur Messung der Temperatur kann durch die Messschaltung erzeugbar sein.
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Gemäß der Erfindung können die Stromquelle und die Messschaltung mit dem Steuer- oder Regelungsmittel verbunden sein und die Messschaltung kann von dem Steuer- oder Regelungsmittel so ansteuerbar oder regelbar sein, dass sich der über den Ausgang des Steuergerätes fließende Strom mit den vorgenannten Zeitabschnitten ergibt.
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Es ist alternativ möglich, dass mit der Stromquelle ein konstanter Strom erzeugt wird und ein Ausgang der Stromquelle und ein Ausgang der Messschaltung mit einem durch das Steuer- oder Regelungsmittel steuerbaren Umschalter verbunden sind, der mit einem gemeinsamen Mittelanschluss mit dem Ausgang des Steuergerätes verbunden ist. Dann kann mittels des von dem Steuer- oder Regelungsmittels gesteuerten Umschalters entweder der Ausgang der Stromquelle oder der Ausgang der Messschaltung mit dem Ausgang des Steuergerätes verbunden werden, so dass sich der über den Ausgang des Steuergerätes fließende Strom mit den vorgenannten Zeitabschnitten ergibt.
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Die Anordnung kann somit so betrieben werden, dass das Steuergerät einen Strom erzeugt, der in einem ersten Zeitabschnitt innerhalb eines Taktes eine Stromrichtung hat, die der ersten Flussrichtung entspricht und in einem zweiten Abschnitt innerhalb eines Taktes eine Stromrichtung hat, die der zweiten Flussrichtung entspricht, wobei der erste Zeitabschnitt verändert werden kann, um die zeitlich gemittelte Helligkeit der LED einzustellen.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Steuergerät und einer an dem Steuergerät angeschlossenen LED-Leuchte ist anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigt:
- 1 ein vereinfachtes Schaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung und
- 2 den Verlauf des durch die LED-Leuchte fließenden Stroms.
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In der 1 ist das Steuergerät der erfindungsgemäßen Anordnung mit S und die daran angeschlossene LED-Leuchte mit L bezeichnet.
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Das Steuergerät S hat u.a. einen Ausgang mit zwei Anschlüssen. Über eine Leitung ist die LED-Leuchte L mit dem Ausgang verbunden. Die LED-Leuchte hat dazu einen Eingang mit zwei Anschlüssen 1, 2.
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Das Steuergerät S hat eine steuerbare Stromquelle 6, deren Ausgang mit den beiden Anschlüssen des Ausgangs des Steuergerätes S verbunden ist. Ein Steueranschluss der Stromquelle ist mit einem Steuer- oder Regelungsmittels 7 des Steuergerätes S verbunden. Das Steuer- oder Regelungsmittel 7 steuert die Stromquelle 6 so an, dass sie einen pulsbreitenmodulierten Strom erzeugt.
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Das Steuergerät S weist ferner eine Messschaltung 8 auf, die einen Strom zur Messung einer Temperatur der LED-Leuchte erzeugt. Die Messschaltung hat ebenfalls einen Steuereingang, der mit dem Steuer- oder Regelungsmittel 7 verbunden ist. Ein Ausgang der Messchaltung 8 ist mit dem Ausgang des Steuergeräts S verbunden. Die Ausgänge der Messschaltung 8 und die Stromquelle 6 sind parallelgeschaltet. Das Steuer- oder Regelungsmittel 7 steuert die Messschaltung 8 so an, dass in den Pausen des pulsbreitenmodulierten Stroms der Stromquelle der Messstrom erzeugt wird, der sich dann am Ausgang des Steuergerätes S mit dem pulsbreitenmodulierten Strom überlagert, so dass sich ein Strom mit einem Verlauf ergibt, wie er in der 2 dargestellt ist. Der Messstrom hat dabei eine Stromrichtung, die der Stromrichtung des pulsbreitenmodulierten Stroms entgegengesetzt ist.
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An die Anschlüsse 1, 2 des Eingangs der LED-Leuchte L ist eine Parallelschaltung aus zwei Reihenschaltungen angeschlossen. In dem einen Zweig der Parallelschaltung, also in einer ersten der beiden Reihenschaltungen, sind zwei LEDs 3 in einer ersten Flussrichtung in Reihe geschaltet. In dem anderen Zweig der Parallelschaltung, also in einer zweiten der beiden Reihenschaltungen, sind eine Diode 4 mit einer zweiten Flussrichtung und ein NTC-Widerstandsbauelement 5 in Reihe geschaltet. Die erste Flussrichtung und die zweite Flussrichtung sind bezogen auf die Anschlüsse 1, 2 des Eingangs der LED-Leuchte entgegengesetzt. Ein Gleichstrom kann also nur über den einen Zweig oder den anderen Zweig fließen.
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Das NTC-Widerstandsbauelement 5 ist in der Nähe der LEDs 3 angeordnet, so dass am NTC-Widerstandsbauelement 5 nahezu die gleiche Temperatur vorliegt, wie an den LEDs. Da sich der ohmsche Widerstand des NTC-Widerstandsbauelementes in Abhängigkeit von der Temperatur des NTC-Widerstandsbauelementes 5 einstellt, führt bei gleichem Strom eine Änderung des ohmschen Widerstands zu einer Änderung der über das NTC-Widerstandsbauelement 5 abfallenden Spannung, die von der Messschaltung 8 des Steuergerätes S erfasst wird.
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Fließt nun ein Strom mit einem Verlauf, wie er in der 2 dargestellt ist, also ein Strom, der in ersten Zeitabschnitten eine Stromrichtung hat, die der ersten Flussrichtung entspricht, und der in zweiten Zeitabschnitten eine Stromrichtung hat, die der zweiten Flussrichtung entspricht, durch die LED-Leuchte, fließt während der ersten Zeitabschnitte nur Strom durch die LEDs 3 und während der zweiten Zeitabschnitte nur Strom durch die Diode 4 und das NTC-Widerstandsbauelement 5. Der von dem Steuergerät bereitgestellte Strom wechselnder Polarität kann also dazu genutzt werden, um Licht zu erzeugen und das NTC-Widerstandsbauelement zum Erfassen der Temperatur der LED-Leuchte zu nutzen.
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Bezugszeichenliste
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- L
- LED-Leuchte
- S
- Steuergerät
- 1
- Anschluss des Eingangs der LED-Leuchte
- 2
- Anschluss des Eingangs der LED-Leuchte
- 3
- LEDs
- 4
- Diode
- 5
- NTC-Widerstandsbauelement
- 6
- Stromquelle
- 7
- Steuerungs- oder Regelungsmittel
- 8
- Messschaltung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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